Не за горами осень. И, если ваша дача отапливается твёрдотопливным котлом, самое время подумать о заготовке дров. При большом объёме отапливаемых помещений механизированная заготовка явно предпочтительнее по производительности, чем обычный топор. Гидравлический дровокол (или, иначе, гидравлический колун) – хорошее решение проблемы.
Разновидности и принцип работы гидравлического дровокола
Сразу стоит отметить, что механизировать процесс получения дров можно и иначе – например, применением винтового колуна с электрическим или даже ручным приводом. Однако гидравлический привод позволяет осуществить предварительный прижим полена, что обезопасит работу с дровоколом и гарантирует более качественное расщепление. Запитку насосной установки обычно производят от электродвигателя мощностью 3…6 кВт, либо от бензинового двигателя.
Привод гидравлического дровокола может иметь два исполнения – горизонтальное и вертикальное. Применимы оба, всё определяется наличием свободной площади на участке хозяйственных помещений, и – в случае изготовления гидравлического колуна своими руками — доступностью имеющейся насосной установки, которую предполагается задействовать.
Отметим, что вертикальный агрегат снабжён рамой с колёсами, что позволяет перемещать его по участку. Представленную конструкцию можно усовершенствовать, используя вместо обычного плоского ножа инструмент с Х-подобным лезвием, что позволило бы делить баклан не на два, а на четыре фрагмента.
С управлением гидродровокола вертикального типа легко справляется один человек, хотя высота исходного полена здесь ограничивается габаритами рамы. Считается, что продольная устойчивость привода при такой компоновке снижается, поэтому по мощности модели гидравлических дровоколов вертикального типа уступают своим горизонтальным «коллегам». Для привода устройства можно использовать гидросистему любого колёсного трактора, а принципиальная схема мало чем будет отличаться от той, что приведена на рисунке.
Как выбрать дровокол?
Исходными пунктами выбора подходящей модели промышленного исполнения являются:
Давление, создаваемое на торец расщепляемого полена. В зависимости от модели агрегата это давление варьируется в пределах 100…200 бар, что в пересчёте на усилие даёт примерно 60…80 кН. Специалисты полагают, что таких расчётных параметров вполне достаточно для того, чтобы колоть поленья из обычной древесины диаметром 45…50 мм (дуб, секвойя, граб и т. п. экзотика, понятно, исключаются).
Рабочий ход поршня. Обычно производители предусматривают рабочее перемещение поршня (к штоку которого присоединяется клин) в пределах 200…400 мм, при двухскоростном приводе: на прямой ход 30…80 мм/с, на возвратный 100…150 мм/с.
Тип привода. Зависит от конкретных условий пользователя. При нестабильности подачи электроэнергии лучше ориентироваться на бензиновые или даже дизельные двигатели. Потребляемая мощность, в зависимости от типа насосной установки, составляет 2…4 кВт.
Дополнительные опции, важнейшими из которых считаются мобильность установки, настройка высоты раскалываемой заготовки, наличие гидрораспределителя (позволяет снизить затраты электроэнергии при возвратном перемещении штока), а также принцип управления (вариант с двумя рычагами безопаснее, поскольку руки оператора находятся вне рабочей зоны).
Важным компонентом выбора является и цена гидравлического дровокола. Рынок предложений обширен, начиная от агрегатов отечественного производства, цена на которые стартует от 100000…140000 руб, до гидравлических колунов импортного производства (котируются изделия от торговых марок Sple, Lancman), стоимость которых достигает 280000 руб. Об особо навороченных моделях здесь не упоминается, поскольку они ориентированы на промышленного пользователя.
Гидродровокол своими руками
Прежде всего, стоит определиться с функциональностью и схемой устройства. Для собственных нужд более подходят гидравлические дровокол вертикального типа. Хотя они и менее производительны, зато значительно компактнее, и вполне доступны для изготовления своими руками.
Следующей позицией является выбор типа привода. Применение бензинового мотора придаст агрегату повышенную мобильность, вплоть до его применения непосредственно на участке рубки. Электропривод значительно экологичнее, а также проще в агрегатировании с насосом и последующем управлении, зато привязан к ближайшей электрической розетке. Рассчитывать следует только на питание 220 В.
Наконец, используя обычный автодомкрат, можно изготовить самодельное устройство, которое вовсе не потребует внешнего привода. В этом случае полено, перемещаясь вверх под усилием домкрата, будет раскалываться клином или ножом, которые закрепляются на верхней поперечине прямоугольной рамы. Домкрат устанавливается на Т-образной поперечине, которая составляет нижнюю часть рамы.
Рабочий инструмент может быть изготовлен в следующих исполнениях:
Обычный клин (как показано на рисунке), который включает в себя центровочное приспособление для направления полена точно вертикально оси предполагаемого скола. С этой целью по оси полена необходимо центровое отверстие, попав в которое, клин далее будет входить в полено строго перпендикулярно его нижнему торцу. Это повысит качество разделки;
Нож, который сразу будет расщеплять полено на две части. Нагрузка при этом увеличится, поскольку площадь соприкосновения инструмента с заготовкой возрастёт. Одновременно и возрастёт качество поверхности среза, что позволит избавиться от проблем с загрузкой твёрдотопливного котла;
Х-образный нож, который при внедрении в древесину выполнит её расщепление одновременно на четыре части. Это также облегчит загрузку котла, кроме того, стойкость такого ножа будет наибольшей.
Домкрат можно приспособить и для изготовления горизонтального гидродровокола. Приспособление в этом случае стоит спроектировать на колёсную раму.
Гидравлический самодельный колун работает так. При качательных перемещениях рукоятки домкрата его шток соприкасается с торцом полена, и начинает воздействовать на него. Противоположный торец заготовки вонзается в древесину, и раскалывает её. При сбросе давления в гидросистеме домкрата установленные слева и справа от него возвратные пружины возвращают шток в исходное положение.
При замене плоского ножа на Х-образный производительность колки дров возрастёт вдвое. Если и в этом случае темпы заготовки дров не устроят пользователя. Придётся оснащать дровокол насосной установкой. Тут не обойтись без приобретения в магазине подходящего типа гидроцилиндра (параметры его выбора описаны ранее), масляного бака, насоса типа НШ-32 или НШ-50, а также гидрораспределителя.
Для изготовления рамы стоит использовать швеллер, а саму установку монтировать на передвижной тележке.
Гидродровокол горизонтального типа: а – общий вид, б – схема устройства:
1 – Опорная балка; 2 – Плита под полено; 3 – Фиксирующий крепёж; 5 – Ручка для установки сменного инструмента; 6 – Клин; 7 – Полено: 8 – Упорная плита под шток домкрата: 9 – Возвратная пружина; 10 – Домкрат; 11 – Вентиль сброса давления масла; 12 – Рукоятка; 13 – Задний упор; 14 – Передний упор; 15 – Силовой элемент скалывающего инструмента; 16 – Хомут для присоединения домкрата к опорной балке
Дровокол гидравлический своими руками — подбор гидравлики
Большое количество вопросов через обратную связь и через комментарии на сайте, побудило к написанию этой статьи, помогающей подобрать компоненты гидравлики к гидравлическому дровоколу.
Большая часть обращений начинается так: Хочу собрать гидравлический дровокол своими руками, у меня есть такой-то насос (или гидроцилиндр или электродвигатель) помогите подключить систему к розетке 220 вольт.
Скажем прямо, такой подход к подбору компонентов крайне не правильный! Подбирать компоненты нужно исходя из поставленной задачи, а не из того, что имеется в запасниках.
Итак, этап первый
1. Нужно определиться с толкающим усилием, которое должен развивать шток гидроцилиндра. Здесь все зависит от того, какие дрова преобладают в вашей местности и на сколько частей будет раскалываться полено за один ход.
2. Так же нужно определиться с длиной рабочего хода штока гидроцилиндра.
3. Нужно определиться со временем, за которое выдвигается шток гидроцилиндра на полный ход.
Для простоты расчетов, возьмем необходимое толкающее усилие 10 тонн, а длину хода штока гидроцилиндра около 500мм. Будем подбирать стандартный гидроцилиндр, выпускающийся серийно. Это будет гораздо дешевле, чем изготовить гидроцилиндр на заказ.
Для расчета размеров гидроцилиндра , перейдем на страницу с калькулятором гидравлики .
Вводим в поле «Необходимое усилие. « значение 100 000 , а в поле «Рабочее давление» значение 16 . Здесь нужно заметить, что большинство стандартных гидроцилиндров имеют рабочее давление 16 мПа, поэтому вводим именно это значение. Получаем результат: необходим гидроцилиндр с поршнем диаметром 89,2 мм. Округляем в большую сторону до 90мм.
Наиболее подходящий серийный гидроцилиндр, с поршнем 90мм, это ЦГ 90х50х510 с ходом штока 510мм.
Время полного выдвижения штока возьмем, к примеру, 5 секунд.
Этап второй
Подбираем объём масляного насоса, для обеспечения заданного времени выдвижения штока. Переходим ко второй части калькулятора гидравлики.
Вводим в поле «Диаметр гильзы. « значение 90 , в поле «Диаметр штока. « значение 50 , в поле «Ход гидроцилиндра» значение 510 , в поле «Время полного выдвижения» значение 5 , в поле «Рабочее давление» значение 16 .
Для обеспечения скорости выдвижения штока гидроцилиндра в 5 секунд, необходимая подача масляного насоса 38,9 л/мин
Этап третий
Подбираем электродвигатель необходимой мощности, чтобы масляный насос смог развить рабочее давление в системе 16 мПа. Переходим к третьей части калькулятора гидравлики.
В поле «Предполагаемая частота вращения. « ставим значение 1500 . Наиболее оптимальные обороты для масляного насоса НШ. В поле «Требуемая подача. « ставим значение 38,9 . В поле «Объемный КПД насоса. « ставим значение 0,9 . В поле «Рабочее давление» ставим значение 16 .
Получаем теоретический результат: 28,8 куб.см Минимально необходимый объем масляного насоса, для обеспечения скорости выдвижения штока за 5 секунд. Минимальная мощность электродвигателя для этого насоса 12,2 кВт.
Этап четвертый
Подбираем масляный насос стандартного объема и электродвигатель к нему.
Переходим к четвертой части калькулятора гидравлики.
В поле «Частота вращения. « ставим значение 1500 , в поле «Рабочий объём насоса» ставим значение 32 , т.к. насос НШ-32 наиболее доступный насос, ближайший по объему. В поле «Объёмный КПД. « ставим значение 0,9 . В поле «Давление регулировки. « ставим значение 16 .
Получаем результат: Для привода насоса НШ-32, необходим привод мощностью 13,5 кВт. Ближайший по мощности электродвигатель 15 кВт.
Итог: дровокол получается слишком мощный. Что делать? Как понизить мощность привода для насоса дровокола?
В данный момент, толкающее усилие на штоке гидроцилиндра составляет 10 тонн на протяжении всего хода штока. Но ведь это не нужно! Максимальное усилие на штоке, требуется только в момент касания полена и начала раскалывания, в остальное время достаточно совсем небольшого усилия, для холостого хода штока.
Поэтому целесообразно применить схему с двумя насосами, либо со спаренным двухсекционным насосом (например насос НШ32-10)
Как видно из схемы, магистрали насоса разделены обратным клапаном и в магистрали секции насоса объёмом 32 куб.см, присутствует редукционный клапан.
Как работает схема:
При включении маслостанции оба насоса подают масло к гидрораспределителю с небольшим давлением (например 3 мПа). Наш цилиндр, с поршнем 90мм, при давлении 3 мПа развивает толкающее усилие 1,9 тонны, что тоже совсем не плохо для холостого хода.
Как только шток гидроцилиндра касается полена, в системе повышается давление и срабатывает обратный клапан, который отсекает секцию насоса объёмом 32 куб.см, масло из которой, через редукционный клапан переливается в маслобак.
Далее работает только секция насоса объемом 10 куб.см, которой требуется значительно меньшая мощность, для развития рабочего давления в системе 16 мПа. В этот момент шток двигается медленно, но с максимальным усилием. Как только полено начнет раскалываться, потребуется меньшее усилие на штоке, давление в системе упадет и обратный клапан снова откроется, к работе подключится секция насоса объёмом 32 куб.см и шток гидроцилиндра начнет быстрое движение холостого хода.
Таким образом, для работы системы требуется привод мощностью уже не 13,5 кВт, а только 6,7 кВт, Ближайший по мощности электродвигатель 7,5 кВт. В два раза менее мощный.
Если статья оказалось полезной, помогите развитию нашего сайта, поделитесь ссылкой в соц. сетях, нажав на любую иконку ниже.
Гидродровокол: принцип работы и самостоятельное изготовление